JP2020016327A - 断熱パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】より断熱性の高い断熱パネルを提供する。【解決手段】パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部２を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネル４であって、前記筒状空隙部２内に、平均粒径０．０１〜４．０ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体を充填してある。【選択図】図２
Description
本発明は、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルに関する。
従来の前記断熱パネルは、一般的に紙製の段ボールと呼ばれるものや、プラスチック製のプラスチック段ボールと呼ばれるものが多く、断熱性と保形性が期待できるために、物品輸送用の梱包箱などに多く使用されている（周知である）。
上述した従来の断熱パネルで断熱性をさらに上げるためには、パネルの厚みを増やすか、筒状空隙部をパネルの面に沿って多くする以外に、厚み方向にも複数段に重ねて形成するぐらいが考えられる程度であった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、より断熱性の高い断熱パネルを提供するところにある。
本発明の第１の特徴構成は、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルであって、前記筒状空隙部内に、シリカエアロゲル粉粒体を充填したところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、シリカエアロゲルは、網目状の微細構造を持ち、骨格間に１０ｎｍに満たない細孔があって、三次元的で微細な多孔性の構造をしているために優れた断熱性を示し、融点が１２００℃で、高温環境下での断熱にも利用できるという利点がある。そして、そのシリカエアロゲル粉粒体をパネルの筒状空隙部に充填することにより、更に高い伝熱性のパネルが提供できる。
本発明の第２の特徴構成は、前記シリカエアロゲル粉粒体が、平均粒径０．０１〜４．０ｍｍである。
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、平均粒径０．０１〜４．０ｍｍにおけるシリカエアロゲルは、筒状空隙部に充填することができ、断熱パネルの断熱性能を高くできる。
本発明の第３の特徴構成は、前記シリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径２μｍの炭化ケイ素粉粒体を混入させたところにある。
本発明の第３の特徴構成によれば、シリカエアロゲル粉粒体を単独で筒状空隙部に充填するよりも、平均粒径２μｍの炭化ケイ素粉粒体を混入させることで、より断熱性能を向上させることができる。
本発明の第４の特徴構成は、質量割合が、前記シリカエアロゲル粉粒体が１００に対して、前記炭化ケイ素粉粒体を０よりも大で１１０よりも小である。
本発明の第４の特徴構成によれば、炭化ケイ素粉粒体そのものは、シリカエアロゲルよりも熱伝導率は高いが、シリカエアロゲル粉粒体に質量割合で０よりも大で１１０よりも小の範囲において混入させることで、より断熱性を向上させることができる。
本発明の第５の特徴構成は、前記パネルがプラスチックで形成したところにある。
本発明の第５の特徴構成によれば、前記パネルが厚紙製の段ボールの場合は、結露水や雨水などの水に弱く強度が低下する欠点があるが、これに対してプラスチック段ボールでは、水に対しても強度があり、被保温材の梱包材料としてより輸送に耐えられる。
本発明の第６の特徴構成は、前記シリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径７ｎｍの酸化チタン粉粒体を混入させてある。
本発明の第６の特徴構成によれば、シリカエアロゲル粉粒体を単独で筒状空隙部に充填するよりも、平均粒径７ｎｍの酸化チタン粉粒体を混入させることで、炭化ケイ素粉粒体と同様に、より断熱性能を向上させることができる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２〜図３に、断熱パネル４として、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部２を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある所謂段ボール１を示してある。
前記断熱パネル４は、紙製の段ボール１が梱包箱（図２）などに多く使われ、最近ではポリプロピレン樹脂（ＰＰ）を原料としたものや、ポリカーボネート樹脂製のプラスチック段ボール１と称されるものが使用されている（図３）。
特に、プラスチック段ボール１は、軽量、高剛性、耐水性、耐薬品性、長期使用性に優れている。
図２〜図３に、断熱パネル４として、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部２を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある所謂段ボール１を示してある。
前記断熱パネル４は、紙製の段ボール１が梱包箱（図２）などに多く使われ、最近ではポリプロピレン樹脂（ＰＰ）を原料としたものや、ポリカーボネート樹脂製のプラスチック段ボール１と称されるものが使用されている（図３）。
特に、プラスチック段ボール１は、軽量、高剛性、耐水性、耐薬品性、長期使用性に優れている。
上記各種段ボール１は、断熱性と保形性が期待できるために、物品輸送用の梱包箱などに多く使用されている。
そこで、段ボール１の断熱性能をさらに上げるべく、その筒状空隙部２に、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその他の粉粒体を混入させることで、断熱性能が向上することを、以下の実験で新たに発見し、それらの新知見に基づいた新たな断熱パネル４を構成した。
尚、この場合、図４に示すように、筒状空隙部２への粉粒体の充填後には、各段ボール１の端面は、蓋部材３を接着剤で固定して、筒状空隙部２の両端部を封止しておく。
そこで、段ボール１の断熱性能をさらに上げるべく、その筒状空隙部２に、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその他の粉粒体を混入させることで、断熱性能が向上することを、以下の実験で新たに発見し、それらの新知見に基づいた新たな断熱パネル４を構成した。
尚、この場合、図４に示すように、筒状空隙部２への粉粒体の充填後には、各段ボール１の端面は、蓋部材３を接着剤で固定して、筒状空隙部２の両端部を封止しておく。
段ボール１の筒状空隙部２に充填するシリカエアロゲル粉粒体は、網目状の微細構造を持ち、骨格間に１０ｎｍに満たない細孔があって、三次元的で微細な多孔性の構造をしているために優れた断熱性を示し、融点が１２００℃で、高温環境下での断熱にも利用できるという利点がある。
しかも、曲げには脆いが自重の２０００倍もの重さを支える強度を持つものもあることが知られている。
しかも、曲げには脆いが自重の２０００倍もの重さを支える強度を持つものもあることが知られている。
〔実験１〕
そこで、シリカエアロゲル粉粒体の適切な粒径を調べるべく、粒子サイズの違いによる熱伝導率を調べ、表１に示した。
そこで、シリカエアロゲル粉粒体の適切な粒径を調べるべく、粒子サイズの違いによる熱伝導率を調べ、表１に示した。
上記表１からは、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍのものが、熱伝導率が０．０１９８Ｗ／ｍＫと最も低かった。
〔実験２〕
次に、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体に、平均粒子サイズ約２μｍ(分布は１〜５μｍ)の炭化ケイ素粉粒体を添加する場合について、その添加割合を調べるべく、シリカエアロゲル粉粒体１００質量部に対する炭化ケイ素粉粒体の添加割合を変化させた場合の熱伝導率の変化を調べ、図１のグラフに示した。
次に、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体に、平均粒子サイズ約２μｍ(分布は１〜５μｍ)の炭化ケイ素粉粒体を添加する場合について、その添加割合を調べるべく、シリカエアロゲル粉粒体１００質量部に対する炭化ケイ素粉粒体の添加割合を変化させた場合の熱伝導率の変化を調べ、図１のグラフに示した。
図１より、シリカエアロゲル粉粒体１００質量部に対して、炭化ケイ素粉粒体を約２０質量部添加するのが、熱伝導率において最も低下することが分かった。
〔実験３〕
図２の紙製の段ボール１単独の熱伝導率、及び、その紙製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径２μｍｍの炭化ケイ素粉粒体（ＳｉＣ）を、質量割合が１００：２０で添加混入させたものを、段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表２に示した。
図２の紙製の段ボール１単独の熱伝導率、及び、その紙製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径２μｍｍの炭化ケイ素粉粒体（ＳｉＣ）を、質量割合が１００：２０で添加混入させたものを、段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表２に示した。
表２からは、紙製段ボール１だけの物よりも、紙製段ボール１の筒状空隙部２にシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させたもの（質量割合で、１００：２０）を、充填することにより、熱伝導率が低下することが明確である。
〔実験４〕
プラスチック製（ポリカーボネート製）の段ボール１単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径２μｍの炭化ケイ素粉粒体（ＳｉＣ）を、質量割合が１００：２０で添加混入させたものを、プラスチック段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表３に示した。
プラスチック製（ポリカーボネート製）の段ボール１単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径２μｍの炭化ケイ素粉粒体（ＳｉＣ）を、質量割合が１００：２０で添加混入させたものを、プラスチック段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表３に示した。
表３より、プラスチック製段ボール１の筒状空隙部２に、シリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させたもの（質量割合で、１００：２０）を、充填することにより、熱伝導率は低下する。
中でも、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入することにより、更に熱伝導率が低下することが明確である。
中でも、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入することにより、更に熱伝導率が低下することが明確である。
〔実験５〕
プラスチック製（ポリプロピレン製）の段ボール１単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体を、プラスチック段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表４に示した。
ただし、この段ボール１は、筒状空隙部２が２層に積層されたもので、約６〜８ｍｍの厚さになり、３層に積層されたもので、厚さ９〜１２ｍｍになる。
プラスチック製（ポリプロピレン製）の段ボール１単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール１に平均粒径０．０１〜１．２ｍｍのシリカエアロゲル粉粒体を、プラスチック段ボール１の筒状空隙部２に充填した場合の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定して、表４に示した。
ただし、この段ボール１は、筒状空隙部２が２層に積層されたもので、約６〜８ｍｍの厚さになり、３層に積層されたもので、厚さ９〜１２ｍｍになる。
表４からは、シリカエアロゲル粉粒体を筒状空隙部２に充填した物の方が、充填してないものよりも断熱性が向上していることが分かる。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記シリカエアロゲル粉粒体は、０．０１〜１．２ｍｍの平均粒径のもの以外に、してあってもよい。
〈２〉 前記プラスチック製段ボール１を使った梱包箱として、ポリカーボネート製の他に、ポリプロピレン製の段ボール１でも良く、それらの筒状空隙部２にシリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその粒径よりも小径の炭化ケイ素粉粒体を添加した断熱材を充填して、例えば、冷蔵品などの輸送用のキャスター付きの保冷カゴ車や、農業用ハウス等に利用しても良い。
〈３〉 筒状空隙部２に充填する断熱性粉粒体としては、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させた断熱材以外に、酸化チタン粉粒体を、炭化ケイ素粉粒体の少なくとも一部に代えてシリカエアロゲル粉粒体に混入させても同様の断熱効果が得られ、酸化チタン粉粒体の平均粒径は、７ｎｍが望ましく、シリカエアロゲル粉粒体よりも小さいものであれば良い。
〈２〉 前記プラスチック製段ボール１を使った梱包箱として、ポリカーボネート製の他に、ポリプロピレン製の段ボール１でも良く、それらの筒状空隙部２にシリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその粒径よりも小径の炭化ケイ素粉粒体を添加した断熱材を充填して、例えば、冷蔵品などの輸送用のキャスター付きの保冷カゴ車や、農業用ハウス等に利用しても良い。
〈３〉 筒状空隙部２に充填する断熱性粉粒体としては、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させた断熱材以外に、酸化チタン粉粒体を、炭化ケイ素粉粒体の少なくとも一部に代えてシリカエアロゲル粉粒体に混入させても同様の断熱効果が得られ、酸化チタン粉粒体の平均粒径は、７ｎｍが望ましく、シリカエアロゲル粉粒体よりも小さいものであれば良い。
１ 段ボール
２ 筒状空隙部
３ 蓋部材
４ 断熱パネル
２ 筒状空隙部
３ 蓋部材
４ 断熱パネル
Claims (6)
- パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルであって、
前記筒状空隙部内に、シリカエアロゲル粉粒体を充填してある断熱パネル。 - 前記シリカエアロゲル粉粒体が、平均粒径０．０１〜４．０ｍｍである請求項１に記載の断熱パネル。
- 前記シリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径２μｍの炭化ケイ素粉粒体を混入させてある請求項１または２に記載の断熱パネル。
- 質量割合が、前記シリカエアロゲル粉粒体が１００に対して、前記炭化ケイ素粉粒体を０よりも大で１１０よりも小である請求項３に記載の断熱パネル。
- 前記パネルがプラスチックで形成してある請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱パネル。
- 前記シリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径７ｎｍの酸化チタン粉粒体を混入させてある請求項１または２に記載の断熱パネル。
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